密码编码学与网络安全(第8版) 西南科技大学 作业2023解答(1-11)

简介：
本作业集为西南科技大学基于《密码编码学与网络安全》（第8版）编写的教学辅助资料，包含2023年课程的前十一章习题答案及解析。 密码编码学是信息安全领域的重要分支之一，专注于研究加密与解密技术以确保数据的机密性和完整性。本段落主要探讨了密码学的基础概念、传统加密技术和对称密码算法的关键方面。 首先来看一下密码学的基本概念。常见的攻击类型可以分为被动攻击和主动攻击两大类。其中，被动攻击包括内容泄露和流量分析等行为，主要是通过监听与分析通信数据来获取信息；而主动攻击则涉及伪装、重放、消息篡改以及拒绝服务等手段，直接干扰通信的安全性。 分组密码是一种加密方法，将明文分割为固定长度的块进行处理。例如DES（Data Encryption Standard）和AES（Advanced Encryption Standard）。穷举攻击是指通过尝试所有可能的密钥来破解加密算法；而Kerckhoff假设则强调密码系统的安全性应该基于密钥的安全性而非算法本身。 衡量加密强度的标准主要有计算安全性和无条件安全性两种，前者考虑的是成本与时间因素，后者要求即使拥有大量密文也无法唯一确定明文内容。流密码是另一种重要的加密方式，其特点是使用一个持续的随机数序列（称为密钥流）来逐位异或得到密文。例如P⊕K=C表示将明文P和密钥流K进行异或操作生成对应的密文C；解密时则通过相同的运算得出原始信息。 一次一密原则强调每个消息应使用独立且随机的密钥，确保了极高的安全性但同时也带来了复杂的管理难题。 在对称密码算法中，DES是一个经典案例。它采用扩散和混淆技术提高加密的安全性：扩散将明文中的特征分散到整个密文中；而混淆则使密文与密钥之间的关系变得复杂化。计时攻击是一种利用执行时间差异来获取信息的手段，特别是在像RSA这样的公钥算法中较为常见。 AES（高级加密标准）是继DES之后广泛使用的对称加密方法之一，它包括字节替代、行移位、列混淆以及轮密钥加等操作步骤；其中密钥扩展过程将初始密钥转化为多轮所需的密钥序列。 不同的工作模式如ECB（电子密码本）、CBC（密文链接）、OFB（输出反馈）、CFB（密文反馈）和CTR（计数器模式），可以适应各种应用场景，例如ECB不适用于大量重复数据的情况；而CBC则提供了更好的隐私保护效果。实际应用中还有三重DES (3DES)，通过三次加密来增强安全性但速度较慢且已被AES所取代。 掌握这些基本概念与方法对于深入了解网络安全及密码学领域至关重要。